автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Разработка методов выбора параметров тяговых приводов тепловозов по уровню энергетической эффективности

На правах рукописи

СОЛДАТЕНКО Денис Александрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВЫХ ПРИВОДОВ ТЕПЛОВОЗОВ ПО УРОВНЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и

электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

1 2 ОЕВ 2СС9

003461128

Работа выполнена в государственном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Логинова Елена Юрьевна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Тулупов Виктор Дмитриевич кандидат технических наук, доцент Чернов Евгений Тихонович

Ведущее предприятие: Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»)

Защита диссертации состоится £2009г. в^^часов на заседании диссертационного совета Д21В.005.01 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, 15, ауд.^оГ'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан __2005 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д218.005.01, доктор технических наук, доцент

A.B. Саврухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в парке автономных локомотивов преобладают тепловозы с коллекторными тяговыми двигателями. Высокие весогабаритные показатели этих двигателей затрудняют их использование в энергетических цепях мощных тепловозов, в которых нуждается железнодорожный транспорт.

В конце 1990-х годов на новых, преимущественно пассажирских, тепловозах начала внедряться электрическая передача переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями (ТАД), обладающими меньшими весогаба-ритными показателями, и требующие меньших затрат на техническое обслуживание и ремонт в эксплуатации.

Однако, как ожидается, основной эффект от использования асинхронных тяговых двигателей на локомотивах может быть достигнут при оборудовании электрической передачей переменного тока грузовых тепловозов секционной мощностью 4000-4500кВт, так как на ряду с низкими весогабаритными показателями тяговый привод с асинхронным тяговым двигателем обладает высокой механической устойчивостью.

Разработка и внедрение на локомотивах двух типов тяговых приводов -с коллекторным тяговым двигателем и асинхронным тяговым двигателем -требует разграничения областей их рационального применения. Поэтому актуальность диссертационной работы определяется необходимостью создания методики выбора тягового привода для грузовых тепловозов различной мощности по критериям эффективности его применения.

Целью работы является решение научно-технической задачи определения областей рационального применения на грузовых тепловозах тяговых электродвигателей переменного и постоянного тока по критериям технико-экономической эффективности.

Использование рационального типа электродвигателя в тяговом приводе тепловоза позволит повысить показатели эффективности его работы в эксплуатации, что необходимо для реализации планов, предусмотренных «Стра-

тегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением правительства РФ №877-р, подписанным главой правительства В.В. Путиным 17 июня 2008г.

В процессе решения задачи:

- определены значения параметров коллекторных и асинхронных тяговых двигателей для возможного диапазона мощностей грузовых тепловозов;

- разработаны методы прогнозирования среднеэксплуатационных значений коэффициентов полезного действия коллекторных и асинхронных тяговых двигателей;

- определены области рационального применения в тяговом приводе тепловозов коллекторных и асинхронных тяговых двигателей по принятым критериям эффективности.

Методика исследований Научные выводы и рекомендации работы получены с использованием результатов экспериментальных исследований и методов математического моделирования.

Научная новизна работы определяется разработкой методов выбора типа и параметров электродвигателя для тягового привода грузового тепловоза по критериям его технико-экономической эффективности.

Практическая значимость работы заключается в определении областей применения коллекторных и асинхронных двигателей для тягового привода тепловозов мощностью 1500^4500 кВт.

Реализация результатов работы Результаты работы внедрены на заводе «Электротяжмаш-Привод» (г. Лысьва) и используются в учебном процессе кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» Московского государственного университета путей сообщения.

Апробация работы Основные положения диссертации обсуждены на научно-практической конференции «Наука - транспорту-2004» (МИИТ, 2004г.); на 5-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (МИИТ, 2004г.); на 7-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (МИИТ, 2006г.); на 8-ой научно-практической

конференции «Безопасность движения поездов» (МИИ'Г, 2007г.); на 5-ой международной научно-практической конференции «Trans-Mech-Art-Chem» (МИИТ, 2008 г.)

Публикации Основные положения диссертации изложены в 6-ти статьях научных периодических журналов, 4 из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК по специальности 05.22.07, и 11-ти тезисах научных и научно-практических конференций.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав текста, заключения, приложения и списка использованных источников, включающего 129 наименований. Общий объем диссертации - 162 стр., в том числе 11 таблиц и 51 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе выполнен сравнительный анализ технических характеристик тяговых электродвигателей постоянного и переменного тока; проанализированы существующие критерии для оценки эффективности работы электродвигателей в тяговом приводе локомотивов.

Вопросы, относящиеся к разработке и исследованию тягового электропривода нашли отражения в работах М.П. Костенко, А.Б. Иоффе, М.Д. На-ходкина, O.A. Некрасова, В.Д. Тулупова, H.A. Ротанова, A.C. Курбасова, В.А. Винокурова, C.B. Покровского, В.А. Сенаторова, В.И. Захарова, Д.Е. Кирю-шина и др. В качестве основного показателя работы электродвигателя как основного элемента тягового привода традиционно используют коэффициент полезного действия (КПД) на номинальном режиме работы. Курбасовым A.C., Ротановым H.A., Покровским C.B., Кирюшиным Д.Е. указывается, что широкий диапазон нагрузок тяговых двигателей в эксплуатации влияет на их экономичность, что также необходимо учитывать при оценке эффективности тягового привода.

Электродвигатель является основным агрегатом тягового привода, и вместе с регулятором охвачен обратными связями с учетом требуемого алгоритма управления; поэтому именно электродвигатель определит эффективность работы привода в эксплуатации. В связи с этим целесообразность применения тягового привода на тепловозе предлагается оценивать с помощью целевой функции, построенной из критериев эффективности тягового электродвигателя, в качестве которых приняты:

Пном -> тах; Г] г niax; К УС min,

где Цном и Чг - соответственно номинальное и интегральное значения КПД электродвигателя; Кус - значение удельного стоимостного показателя электродвигателя.

В качестве удельного стоимостного показателя электродвигателя приня-

±(мгЦ,)

та зависимость к _, производная от коэффициента использо-

Р7

М.

вания конструкционных материалов: J{ = —, где М, ~ значение массы ;'-го

Л

электротехнического материала конструкции двигателя; Д - цена за 1 кг /-го материала; Р2 - мощность на валу тягового электродвигателя.

Поскольку rjE и Кус являются противоречивыми критериями для определения эффективности работы электродвигателя, поставленная задача решалась методом векторной оптимизации, предусматривающим свертку критериев в целевую функцию:

"-■ЛГ.;

к 42

УС _ ТЛД 1 ГЗД ) К УС _ ГЗД

(2)

Вторая глава посвящена определению и анализу значений критериев эффективности работы двигателей постоянного тока (ТЭД) мощностью 180<Рг<550к5/7г.

Для расчета критериев эффективности ТЭД, работающего в тяговом приводе энергетической цепи тепловоза, разработана математическая модель двигателя постоянного тока как электромеханического объекта. При разработке модели ТЭД использовались заводская методика расчета двигателя постоянного тока и фундаментальные работы А.Б. Иоффе, П.С. Сергеева, В.П. Шуйского, А.Е. Алексеева, М.Д. Находкина и др.

Математическая модель ТЭД создана в интегрированной среде Turbo Pascal Version 7.0 Borland International; ее использование позволяет рассчитать параметры двигателя заданной мощности и его характеристики во всем диапазоне изменения нагрузок.

Адекватность модели реальному объекту проверялась сопоставлением расчетных и экспериментальных нагрузочных и электромеханических характеристик тягового электродвигателя ЭДУ-133, полученных при его паспортных испытаниях на заводе «Привод» (г. Лысьва). Анализ результатов показал, что ошибка моделирования характеристик ЭДУ-133 не превышает 2% для всего диапазона изменения нагрузки.

С целью определения параметров и характеристик тяговых электродвигателей для тепловозов мощностью 1500+4500квти разработан программный модуль, в основу которого положены математическая модель двигателя как электромеханического объекта и теория подобия тяговых электрических машин. Модуль реализован в математическом пакете MatliCAD. Показателями подобия двигателей при расчетах являлись: габариты, предельные значения магнитных, токовых, тепловых и механических нагрузок. Достоверность моделирования параметров ТЭД подтверждена сходимостью характеристик и параметров расчетного двигателя и универсального тягового электродвигателя постоянного тока типа ЭДУ-133 на режимах мощности 305 кВт и 365 кВт.

С помощью разработанного программного модуля были определены параметры и характеристики тяговых двигателей постоянного тока в диапазоне мощностей от 180 до 550 кВт (рис.1). В процессе расчета параметров опреде-

лялись геометрия якоря и станины, параметры коллектора, параметры магнитной цепи, сопротивления обмоток якоря и возбуждения.

Расчеты показали, что в диапазоне мощности 180кВт<Р2<?>05кВт диаметр якоря ТЭД будет составлять Д,=423лш, а в диапазоне мощности 305кВт<Р2<420кВт диаметр якоря должен быть увеличен до Д,=493аш; при этом двигатель может быть размещен в габаритах тепловозной тележки с диаметром колеса 1050лш.

М2. Нм 1а'Ю, А

Алин'Ю,

А/см Ва-10, мм А],

А2/см-мм" ]аТ00, А/мм~

Р2, кВт

Рис. 1. Момент на валу ТЭД (М2), сила тока (1а) и плотность тока в обмотке якор. (¡а), диаметр якоря (Оа), значения теплового фактора (А]) и линейной нагрузки (Алин) при различной мощности на валу электродвигателя

Максимальное значение номинального момента, который может реализовать ТЭД с диаметром якоря Д,=493лш, составляет Мг=6445Я.м при значении линейной нагрузки Ал{./н=650А/см. Для реализации двигателем на про- ! должительном режиме работы момента М2—5Ъ1{)Нм его диаметр будет таким же - Д=493мм, при этом значение линейной нагрузки снижается до 555А/см. При мощности двигателя Р2>420кВт он должен иметь 6-ти полюсное испол-

нение, Ос>66()мм и размещение его возможно только в габаритах тепловозной тележки с диаметром колеса Ок0лесо~ 1250лш.

Значение плотности тока в обмотке якоря для двигателей исследуемого диапазона мощности будет составлятьА/мм2.

Кроме того, при моделировании получено, что увеличение максимального напряжения двигателя с 800В до 10005 увеличивает его КПД всего на 1,5% (рис.2), а значения КПД 6-ти полюсных тяговых двигателей на 1-4,5% меньше, чем у ТЭД 4-х полюсного исполнения.

Р2, кВт

Рис. 2. Значения номинального КПД коллекторных тяговых двигателей в зависимости от их мощности на валу при максимальном напряжении 800В (;;,) и 1000В (>/2)

На основании расчетов характеристик тепловозных ТЭД было получено, что значения тягового момента на валу в диапазоне мощности 1 &0кВт<Р:<550кВт при принятых значениях удельных нагрузок и расчетной скорости тепловоза может быть аппроксимировано зависимостью:

М2 = 7• Ю-6 • Р23 + 0,03• Р2 +1,5-Р2 +1864.

С помощью разработанного программного модуля были определены значения критериев эффективности тяговых электродвигателей Цном, К, и Кк всего исследуемого диапазона мощности.

Для расчета значений r\z при работе двигателей в эксплуатации была разработана динамическая модель движения поезда, локомотив которого оборудован тяговым приводом постоянного тока заданной мощности. Основой модели является дифференциальное уравнение движения поезда:

dt

гДе Улок ~ скорость поезда; /к(Уло^ и п(УЛ0К, i) - соответственно значения сил

тяги и сопротивления движению поезда, отнесенные к массе поезда.

Алгоритм работы ТЭД в динамической модели движения поезда разработан с учетом ограничений, накладываемых на управление энергетическими системами и тяговым приводом тепловоза, а также допустимыми нагрузками самого двигателя.

r\Y_l 0,752 Т)£_2 0,75 0,748 0,746 0,744 0,742 0,74 0,738 0,736 0,734

0 100 200 300 400 500 600

Р2, кВт

Рис. 3. Значения интегрального КПД коллекторных тяговых двигателей в зависимости от их мощности на валу при максимальном напряжении В00В (t]i~j) и 1000В (tjzj)

Определение значений критерия //¿ТЭД при его работе в энергетической цепи тепловоза осуществлялся методами математического моделирования процесса движения тепловоза с составом расчетного веса по участку с профилем III типа классификации ВНИИЖТ (рис.3); при этом одновременно рас-

считывались эксплуатационные характеристики работы локомотива - время хода поезда по участку и техническая скорость движения.

Расчет значений интегрального КПД выполнялся по зависимости:

¡7(0* , (4)

'/I = Г

где rj(t)- текущее значение КПД; t - время движения локомотива по заданному участку профиля.

В результате расчетов получено, что в среднем интегральный КПД тяговых электродвигателей на 15-Н7% ниже значений их номинального КПД, поэтому оценка эффективности работы тяговых двигателей по значению номинального КПД является необъективной. С увеличением мощности ТЭД увеличивается разность между значениями г;ном и ; при мощности тягового двигателя постоянного тока более 430 кВт эффективность его работы в эксплуатации снижается (рис.3).

В третьей главе определены значения критериев эффективности работы асинхронных двигателей при их использовании в тяговом приводе тепловозов.

Расчет параметров, характеристик и значений критериев эффективности работы асинхронных тяговых двигателей выполнялся с помощью программного модуля, в основу которого положена математическая модель ТАД как электромеханического объекта. В модуле используется теория подобия асинхронных двигателей и условия реализации двигателем на номинальном режиме работы предельных значений магнитных, токовых, тепловых и механических нагрузок. Адекватность модели реальному объекту проверялась путем сопоставления расчетных и экспериментальных характеристик асинхронных тяговых электродвигателей ДАТ-305 и ДАТ-470, полученных при их паспортных испытаниях на заводе «Привод» (г. Лысьва). Результаты показали, что ошибка моделирования характеристик холостого хода указанных двигателей не превышает 3% во всем диапазоне изменения частоты _/} и амплитуды

Ui питающего напряжения, а номинального режима 2% - для значений тока статора и 4% - для значений коэффициента мощности.

С помощью разработанного программного модуля были рассчитаны параметры асинхронных двигателей мощностью Ъ05кВт и 470кВт. Анализ показал их полное соответствие параметрам электродвигателей ДАТ-305 и ДАТ-470, имеющих такую же мощность.

Разработанный программный модуль позволил рассчитать параметры асинхронных тяговых двигателей мощностью от 180 кВт до 550 кВт и сопоставить их с параметрами коллекторных двигателей тягового привода тепловозов.

Р2, кВт

Рис. 4. Момент на валу (М2), сила тока статора (I,), диаметр ротора (В2) и значение линейной нагрузки (Алин) при различной мощности асинхронного двигателя

Так, для создания номинального момента на валу 9020 Нм (при мощности электродвигателей 430 кВт) диаметр якоря коллекторного двигателя должен быть равен Д,=660 мм, тогда как в асинхронном двигателе диаметр ротора будет составлять всего £>/=492 лш (рис.4). Соответственно общие масса и стоимость асинхронного двигателя будут в 1,5 раза меньше коллекторного.

Установлено, что асинхронные двигатели мощностью до 500кВт с числом полюсов 2р=4, 2р=6 и 2р=8 имеют диаметры роторов 383-^520мм; это позволяет размещать их в габарите тепловозной тележки с диаметром колесных пар 1050 мм. Тяговые двигатели постоянного тока мощностью менее 430/cßm с 2р=Л еще могут быть размещены в габаритах такой же тележки, а ТЭД мощностью Р2>430к,3/н и ТАД мощностью Р2>550к0/и требуют использования в конструкции тележек колесных пар с диаметром колеса 1250 мм.

Моделирование характеристик тепловозных ТАД показало, что в диапазоне мощности \80кВт<Р2<550кВт реализуемый ими момент на валу при принятых значениях удельных нагрузок и расчетной скорости тепловоза может быть представлен аппроксимирующей зависимостью:

М2 =0,02-Р22 +10,7-Р2 +415.

Для расчета значений критерия при работе ТАД в эксплуатации использовалась программа, имитирующая движение поезда с составом расчетного веса по участку с профилем III типа классификации ВНИИЖТ, локомотив которого оборудован тяговым приводом с асинхронными двигателями, Алгоритмом программы реализовано рациональное управление ТАД при его работе в тяговом приводе энергетической цепи тепловоза по экстремумам П-образных характеристик, доставляющих ij—+max при всех текущих значениях скорости движения.

Моделирование режимов работы двигателя на тепловозе выполнялось с учетом того, что он получает питание от источника синусоидального напряжения (ИСН) или идеального инвертора с гармоническим составом выходного напряжения v=6fctl.

Результаты расчета показали, что при питании ТАД от ИСН КПД двигателей мощностью более 430кВт на номинальном режиме работы достигает 92,4%; для ТАД мощностью Р2<430кВт значения КПД будут снижаться вместе со значением Р2, уменьшаясь до 89% для двигателя мощностью 180кВт. Значения их интегрального КПД составляет 74<г}1ТАдИСН <75% во

всем диапазоне изменения мощности. Чем выше мощность ТАД, тем больше разность между значениями т]Тлд и

В том случае если источником питания ТАД является идеальный инвертор добавочные потери от высших гармонических составляющих тока и напряжения на 2-КЗ% снижают значения интегрального КПД (рис. 5).

о 500 1000 1500 2000 2500 зосо 3500 4000 4500 5000

кВт

Рис. 5. Значения интегрального (Цггац) и номинального (>/тад) коэффициента полезно го действия ТАД при его питании от штатного инвертора и от ИСН (соответственно Ч^тад ИСН и Цтля исн) при различной секционной мощности локомотива

Установлено, что значения коэффициентов мощности тяговых асинхронных двигателей исследуемого диапазона мощностей на номинальном режиме работы находятся в интервале 80,5<соз(Ртад <84,5%.

В четвертой главе анализируется целесообразность применения тяговых двигателей постоянного и переменного тока различной мощности на тепловозах по принятым критериям.

Оценка эффективности тяговых двигателей по значениям их КПД на номинальных режимах работы показала, что при мощности тягового привода до 300кВт, коллекторный тяговый двигатель эффективнее асинхронного, т.к. имеет более высокие значения КПД (рис. 6). Применение асинхронных двигателей в тяговом приводе грузовых тепловозов оправдано только при мощности привода более 430 кВт и использовании в нем ИСН (рис. 6). В этом

случае значение КПД асинхронного двигателя будет на 2% выше КПД двигателя постоянного тока. Поэтому в диапазоне скорости движения поезда 20<УЛОК<40км/ч у мощных тепловозов с асинхронными тяговыми двигателями сила тяги может быть примерно на 3% больше, чем сила тяги у тепловозов с коллекторными тяговыми двигателями. В диапазоне мощности тягового привода 1 Н0<Р2<350кБт коллекторный и асинхронный тяговые двигатели имеют практически одинаковую эффективность.

Лтэд

ЧТАД „ ИСН ЛтАД

от

Цтзц

отн

Цтад

мотн Чисн

х.

! !

500 600 Р2, кВт

Рис. 6. Сопоставление номинального и усредненного для II и III типа профиля относительного КПД (1гэд0т1) двигателей постоянного и {г\тад™ ) переменного тока

в зависимости от мощности

г] исн°Т" ~ относительный кпд асинхронного двигателя при питании от ИСН.

Значение коэффициента использования меди в конструкции ТАД с алюминиевыми стержнями беличьей клетки для всего исследуемого диапазона мощности двигателей Км ТАд<0,43 кг/кВт; соотношение коэффициентов использования конструкционных материалов коллекторного и асинхронного двигателя КМТЗд!Ки д=4, однако при этом необходимо учитывать массу электротехнического алюминия стержней ротора. По массе электротехнической стали, асинхронные двигатели уступают коллекторным: соотношение

коэффициентов использования стали в конструкции двигателей одинаковой мощности КСт тад/Кст глг 1 -5^2 при КСт тм{^>,99кг/кВт для ТАД мощностью 430<Р2<550кВт. Очевидно, что большой объем стали в асинхронном тяговом двигателе повышает его стоимость.

Сравнение коллекторного и асинхронного двигателей, работающих в тяговом приводе локомотивов мощностью 1500<Л^<3000 кВт по значениям интегральных КПД, полученным для одинаковых условий эксплуатации показало, что двигатели имеют одинаковую эффективность если ТАД в тяговом приводе получает питание от ИСН (рис. 7): в этом случае значения интегральных КПД коллекторного и асинхронного тяговых двигателей в эксплуатации составляют 74-^75%.

Для тепловозов мощностью 3000<Л'1.<4500 кВт асинхронные двигатели с питанием от ИСН имеют преимущество перед ТЭД: интегральный КПД 6-ти полюсных двигателей постоянного тока с Р2>430кВт снижается в эксплуатации до 73% при интегральном КПД асинхронного двигателя >]1ТЛдГСН~75%. Поэтому применение асинхронного привода с питанием двигателей от ИСН на тепловозах мощностью более 3000кВт позволяет на 2+3% повысить весовую норму поездов по сравнению с тепловозами, оборудованными коллекторными двигателями. Это снижает себестоимость перевозок автономными локомотивами с передачей переменного тока.

Для возможности прогнозирования эффективности работы тяговых двигателей постоянного и переменного тока в эксплуатации введено понятие

относительного КПД, представляющего зависимость ^ _ Уг . Моделиро-

Пном

вание работы тепловозов с различными типами приводов в эксплуатации показало, что для любых условий эксплуатации величина относительного КПД электродвигателей может быть представлена графической зависимостью >Г'Ч(Р2) (рис.6).

В пятой главе определяется эффективность применения на тепловозах тягового привода различного типа.

тепловоз с коллекторными тяговыми двигателями

6) тепловоз с асинхронными тяговыми двигателями

5, км

1по

Нм.

Улоь 80

км/ч

Рим. 60

кЕт

кВт 40

и ¿и 4(1 ьи ви 1Ш 12(1 Л

й, км

Рис. Т.МЬделированиепроцессадвижения тепловозов мощностью 2200кВт с составом расчетного веса по участку ж/д с

поойилемШ типа

Для этого использовалась целевая функция, определяемая зависимостью (2); рациональному типу привода для заданных условий эксплуатации соответствуют значения ц mjn .

Расчет коэффициентов КУС тлд и Kvc rj;l выполнялся с учетом марок электротехнических материалов, применяемых в конструкциях двигателей в ценах 2007 года. Результаты показали, что удельная стоимость материалов ТЭД при мощности /N=183 кВт составляет Кус Гэд==605,9 руб/кВт, что почти в 3 раза выше, чем значение Кус тад ДДя ТАД аналогичной мощности. При мощности ТЭД 7*2=550 кВт показатель удельной стоимости составляет К ус 7.7,^367,5 руб/кВт, что в 2 раза выше, чем для асинхронного двигателя.

Р2, кВт

Рис.8. Сопоставление значений номинального КПД и значений целевой функции для коллекторного (Цтэд) и асинхронного (Цтадпч, ЦтлдИСН ) тяговых двигателей п

различной мощности двигателей

Получено, что наименьшие значения целевой функции соответствуют двигателям постоянного тока мощностью Р2=350+450кВт; в этом случае обеспечивается самое рациональное соотношение между их ценой и эффективностью работы в эксплуатации.

S, км

Рис. 9. Моделирование процесса движения тепловозов 2ТЭ25Аи2ТЭ2Ж соответственно с асинхронными и коллекторными тяговыми двигателями и составом расчетного веса по участку ж/д с профилем III типа

■Fr1^ и Fk1^ - соответственно сила тяги тепловоза с коллекторными асиихронным'двигателем; VjiokT3^> и W13^.

. ТАЯ

tx. - - соответственно скорость и время движения тепловозов с коллекторными и асинхронными тяговыми двигателями ш участку железной дороги.

Кроме того, значения Птэд-Птлд"0' при 180<P2<430kSw; это является основанием для применения в тяговом приводе данной мощности двигателей постоянного тока. Асинхронный двигатель требует использования в тяговом приводе преобразователей частоты. Поэтому значение целевой функции ЦтадПЧ в 7+8 раз больше ЦТЭд и при \?>0<Р2<АЗйкВт достигает 10+14o.e., снижая эффективность асинхронного тягового привода по сравнению с тяговым приводом постоянного тока. Если в качестве ИСН использовать инвертор напряжения на IGBT транзисторах, который формирует напряжение с высшими гармоническими составляющими v>13, то, в предположении, что его цена будет такой же, как цена ПЧ, полученные значения целевой функции для асинхронного тягового привода ЦтадИСН получаются ниже, чем Цтадпч-Это вызвано тем, что отсутствие гармонических составляющих тока высокого порядка повышает КПД ТАД (рис. 8). При Р2>4'.10кВт значения т|тадисн> т)ТЭд, а т|гадПЧ~Чтзд- Поскольку ТАД может быть размещен в габарите тележки с диаметром колеса 1050 мм и обладает жесткими характеристиками, что особенно важно для тягового привода мощных грузовых локомотивов, на тепловозах мощностью 3000<Лге<4500 кВт целесообразен переход на асинхронный тяговый привод, несмотря на то, что ЦтадГЧ> Цтэд-

Расчет экономического эффекта применения на тепловозе асинхронного тягового привода был выполнен применительно к тепловозам 2ТЭ25К и 2ТЭ25А. Результаты расчетов показали, что экономическую эффективность от применения на тепловозах асинхронного тягового привода можно получить только при снижении расчетной скорости движения тепловоза и соответствующего увеличения весовой нормы поезда. Используя высокую жесткость асинхронного тягового привода на тепловозе 2ТЭ25А расчетная скорость была снижена до 18 км/ч (рис. 9); при этом экономический эффект применения данного тягового привода может составить 3290 тыс. рублей в год при выполнении 550 млрд. ткм нетто перевозочной работы, приходящейся на долю тепловозного парка.

21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертационной работе решена задача определения областей рационального применения на грузовых тепловозах тяговых электродвигателей постоянного и переменного тока по критериям технико-экономической эффективности.

2. В качестве критериев эффективности тягового привода приняты: интегральные значения КПД тягового двигателя ц^ и значения удельного стоимостного показателя использования конструкционных материалов в тяговом двигателе 1(хс.

3. Для определения параметров тяговых электродвигателей как основных элементов тягового привода локомотива разработаны математические модели коллекторного и асинхронного двигателя как электромеханических объектов и программные блоки, позволяющие рассчитать параметры двигателей в диапазоне мощностей 180-^550кВт, базирующиеся на заводских методиках расчета тяговых электрических машин и теории их подобия; сопоставление характеристик и параметров реальных и расчетных двигателей показало сходимость 95-97%.

4. Анализ расчетных характеристик и параметров электродвигателей показал:

- при Р^АЗОкВт коллекторные ТЭД могут устанавливаться только в тележку с диаметром колеса 1250мм; асинхронные двигатели с Р2<550кВт позволяют размещение их в габарите тепловозной тележки с диаметром колесных пар 1050.1Ш;

- при мощности двигателей менее 430кВт значения номинального КПД коллекторного двигателя выше асинхронного;

- при мощности свыше 430кВт значения номинального и интегрального КПД асинхронного тягового электродвигателя с источником синусоидального напряжения на 2% выше коллекторного, что обосновывает целесообразность его использования на тепловозах с секционной мощностью более ЗОООкйот;

5. Для прогнозирования эффективности работы двигателей в эксплуатации и расчета значений эксплуатационных критериев эффективности разработана динамическая модель движения поезда, энергетическая цепь локомотива которого содержит исследуемый тяговый привод. Расчет показал, что значения интегральных КПД тяговых двигателей на 15-47% ниже номинальных и с увеличением мощности эта разность возрастает.

6. Для возможности оценки эффективности работы тяговых электродвигателей в эксплуатации по значению номинального КПД введено понятие относительного КПД ц0тн, представляющего отношение интегрального и номинального КПД. Получено, что для тягового привода любого типа

чотЧ(Рд-

7. Установлено, что значения коэффициента удельной стоимости асинхронного двигателя для всего исследуемого диапазона мощностей в 2-КЗ раза меньше, чем для двигателя постоянного тока. Стоимость тягового привода переменного тока с учетом преобразователя в 3+4 раза превышает стоимость привода постоянного тока.

8. Экономическая эффективность выбора типа привода для тепловозов, выполненная методом векторной оптимизации, показала, что наименьшие значения целевой функции, составленной из указанных критериев, соответствуют приводу постоянного тока мощностью Р:=350^450кВт.

9. В случае снижения расчетной скорости тепловоза с асинхронным тяговым приводом до 18 км/ч экономия годовых эксплуатационных затрат за счет увеличения весовой нормы поезда при выполнении 550 млрд. ткм нетто перевозочной работы, приходящейся на долю тепловозного парка, составит 3290 тыс. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Солдатенко Д.А. Влияние класса изоляции на тяговую характеристику локомотивов / Локомотив. - 2002. - №11. С. 34-3:5.

2. Солдатенко Д.А., Логинова Е.Ю. Возможность улучшения технических характеристик тяговых электродвигателей при заводском ремонте // Тру-

ы научно-практической конференции Неделя науки - 2003 «Наука - трансорту - 2003».- М.: МИИТ, 2003.

3. Чащин В.В., Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Определение эффективности работы тягового электродвигателя ДАТ-305 в электрической передаче тепловоза / Транспорт: наука, техника, управление. - 2004. - №4. С. 4144.

4. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Обоснование выбора типа тягового электропривода по критериям условной эффективности / Транспорт: наука, техника, управление. - 2004. - №12. С. 26-29.

5. Солдатенко Д.А. Сравнение электроприводов тепловозов переменного и постоянного тока / Локомотив. - 2005. - №3. С. 36-37.

6. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Сопоставление экономичности работы тягового оборудования локомотивов по интегральным показателям эффективности // Труды научно-практической конференции Неделя науки -2004 «Наука - транспорт)' - 2004»,- М.: МИИТ, 2004.

7. Кофанов В.А., Солдатенко Д.А. Влияние параметров ротора на потери асинхронного тягового двигателя // Труды 5-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2004.

8. Солдатенко Д.А., Кофанов В.А. Эксплуатационные составляющие потерь в тяговом электроприводе // Труды 5-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2004.

9. Солдатенко Д.А., Кофанов В.А. Анализ потерь в асинхронном тяговом приводе в эксплуатации // Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2005 «Наука - транспорту - 2005».- М.: МИИТ, 2005.

10. Солдатенко Д.А., Логинова Е.Ю. Анализ возможности прогнозирования теплового состояния тягового электродвигателя в эксплуатации по интегральным значениям нагрузки // Сборник трудов научно-практической конференции, ЛИИЖТ, 2005г.

11. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Влияние параметров тяги на потери в асинхронном приводе тепловоза / Вестник ВНИИЖТ. - 2005. - №4. С. 44-47.

12. Солдатенко Д.А. Моделирование режимов работы передач переменного и постоянного тока на тепловозе // Межвузовский сборник научных трудов." М.: РГОТУПС, 2006.

13. Солдатенко Д.А. Возможность оценки эффективности работы тяговых электродвигателей в эксплуатации // Труды 7-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2006.

14. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Влияние параметров тяговых приводов локомотивов на допустимые нагрузки на рельс // Труды 8-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ,

2007.

15. Солдатенко Д.А., Логинова Е.Ю. Выбор рационального типа тягового электропривода для автономных локомотивов // Труды V международной научно-практической конференции «Тгаш-МесЬ-Аг^СЬет». - М.: МИИТ,

2008.

16. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Использование критериев эффективности при выборе тягового электродвигателя для электрической передачи тепловоза 1 Транспорт: наука, техника, управление. - 2009. - №2. (в печати).

17. Солдатенко Д.А., Логинова Е.Ю. Влияние типа привода локомотива на параметры его колесной пары по условию безопасности движения //Труды IX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». -М.: МИИТ, 2009. (в печати).

СОЛДАТЕНКО Денис Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВЫХ ПРИВОДОВ ТЕПЛОВОЗОВ ПО УРОВНЮ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

Подписано к печати - ¿0, /И.О&1 Формат 60х84'/16 Объем 1,5 п.л. Заказ - £2.1/- Тираж 80 экз.

Типография МИИТ, 127994, Москва, ул. Образцова, 15, МИИТ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ 9 1Л. Технические характеристики тяговых электродвигателей постоянного тока

1.2. Технические характеристики асинхронных тяговых электродвигателей

1.3. Критерии оценки эффективности работы тяговых электродвигателей постоянного и переменного тока в эксплуатации

2. МОДЕЛЬ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ТЕПЛОВОЗОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. Математическая модель тягового электродвигателя постоянного тока

2.2. Анализ адекватности модели тягового электродвигателя реальному объекту

2.3. Расчет параметров тяговых электродвигателей постоянного тока различной мощности

2.4. Анализ параметров тяговых электродвигателей постоянного тока различной мощности

2.5. Анализ возможных показателей эффективности тяговых электродвигателей постоянного тока

2.5.1. Эффективность электродвигателей на продолжительном режиме работы

2.5.2. Интегральные показатели эффективности работы тяговых электродвигателей в эксплуатации

3. МОДЕЛЬ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ ТЕПЛОВОЗОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1. Математическая модель тягового асинхронного электродвигателя

3.2. Анализ адекватности модели тягового асинхронного электродвигателя реальному объекту

3.3. Расчет параметров асинхронных тяговых двигателей различной мощности

3.4. Анализ параметров асинхронных тяговых двигателей различной мощности

3.5. Анализ возможных показателей эффективности асинхронных тяговых электродвигателей

3.5.1. Эффективность тяговых асинхронных двигателей на продолжительном режиме работы

3.5.2. Интегральные показатели эффективности работы асинхронных тяговых двигателей в эксплуатации

4. СРАВНЕНИЕ ТЯГОВЫХ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВОГО ПРИВОДА РАЗЛИЧНОГО ТИПА И МОЩНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОВОЗОВ ПРИ ИХ РАБОТЕ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

4.1. Анализ тяговых характеристик тепловозов с тяговым приводом постоянного тока и с асинхронным тяговым приводом

4.2. Анализ энергетических характеристик асинхронного тягового электропривода и тягового электропривода постоянного тока

4.3. Эффективность использования конструкционных материалов в асинхронном тяговом двигателе и в тяговом двигателе постоянного тока

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЯГОВОГО ПРИВОДА РАЗЛИЧНОГО ТИПА НА ЛОКОМОТИВАХ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

5.1. Анализ удельного стоимостного показателя использования конструкционных материалов в тяговом двигателе постоянного тока и в асинхронном тяговом электродвигателе

5.2. Целевая функция для определения эффективности использования тягового привода постоянного тока и тягового асинхронного электропривода

5.3. Экономический эффект от применения рационального типа тягового электропривода на локомотивах в эксплуатации

В тепловозном парке железных дорог в настоящее время преобладают тепловозы с электрическими передачами постоянного и переменно-постоянного тока. Основным элементом энергетической цепи в таких локомотивах является коллекторный тяговый электродвигатель постоянного тока (ТЭД), электромеханическая характеристика которого в наилучшей степени удовлетворяет условиям тяги. Однако коллекторные тяговые двигатели обладают некоторыми недостатками, затрудняющими их использование, в первую очередь, на современных мощных тепловозах, в которых нуждается железнодорожный транспорт.

До 1990 года основным производителем тяговых электродвигателей для тепловозов являлся завод «Электротяжмаш» (г. Харьков). На этом предприятии с 1953 года началось широкомасштабное производство коллекторных ТЭД типа ЭДТ-200 мощностью 206 кВт для тепловозов серии ТЭЗ и ТЭМ1. Впоследствии завод освоил серийное производство тяговых двигателей типа ЭД-104, ЭД-105, ЭД-107 и ЭД-108, а с 1973 года завод серийно изготавливал двигатели типа ЭД-118, ЭД-119, ЭД-120А, ЭД-121А, которые до настоящего времени эксплуатируются на отечественных грузовых и пассажирских локомотивах [1, 2, 3].

После образования СНГ производство тяговых электрических машин для российских тепловозов было передано Лысьвенскому турбогенераторному заводу, который в 1992 году реорганизован в ХК ОАО «Привод» (г. Лысьва), а с 1 февраля 2008 года это предприятие преобразовано в ООО «Лысьвенский завод тяжелого электрического машиностроения «Привод» (ООО «Электротяжмаш-Привод»).

Для решения задач модернизации существующего парка локомотивов с 1995 г. ХК ОАО «Привод» приступила к выпуску электрооборудования новых серий [4, 5, 6, 7, 8]. В основном, это электрооборудование для автономных локомотивов, которые, несмотря на широкую электрификацию, на железных дорогах мира остаются преобладающим видом тяги. Общее количество тепловозов (110 тыс. единиц) более чем в два раза превосходит количество электровозов (42 тыс. единиц). Доля тепловозов с электрической передачей составляет около 80 % от общего парка, что соответствует приблизительно 90 тыс. находящихся в эксплуатации локомотивов [9].

С 1996 г. ХК ОАО «Привод» начат выпуск тяговых электродвигателей постоянного тока типа ЭДУ-133 для замены устаревших на сегодняшний день двигателей типа ЭД-118. Мощностной ряд для ЭДУ-133 принят в диапазоне 108-461 кВт [4, 8].

Эксплуатация серийных тепловозов показывает, что тяговый электродвигатель является одним из наиболее напряженных, а соответственно наименее надежных узлов электрооборудования [10]. Основные неисправности связаны с повреждением коллектора, щеток и изоляции, а главными причинами являются механические, электрические и тепловые перегрузки. Эти перегрузки будут расти с увеличением мощности двигателей. Поэтому в научных организациях и в промышленности интенсивно ведутся работы по использованию бесколлекторных электродвигателей в различных видах подвижного состава.

В настоящее время во всем мире широко внедряется подвижной состав с бесколлекторными тяговыми электродвигателями, преимущественно асинхронными тяговыми электродвигателями (ТАД). Такой тяговый электропривод позволяет заметно улучшить эксплуатационные качества силового электрооборудования локомотивов. Затраты на ремонт и обслуживание таких электродвигателей могут быть снижены в 2-4 раза. Кроме того, могут быть уменьшены их весогабаритные показатели, а за счет поосного регулирования момента можно более эффективно использовать сцепление колес с рельсами. На номинальном режиме работы, при хорошей форме выходного напряжения автономного инвертора, асинхронный тяговый электродвигатель по сравнению с коллекторным может иметь более высокое значение КПД [11, 12].

По сравнению с электроприводом постоянного тока достоинствами системы преобразователь частоты - асинхронный двигатель являются необслуживаемость системы в эксплуатации и приемлемая стоимость электродвигателя; недостатками — сложность и высокая стоимость силовой части преобразователя частоты [13, 14, 15].

В 1999 г. ХК ОАО «Привод» освоено производство асинхронных тяговых двигателей для тепловозов с электрической передачей переменного тока [16].

Первым был разработан асинхронный тяговый электродвигатель ДАТ-305, предназначенный для работы в электрической передаче модернизированного тепловоза ТЭМ18 (ОАО «БМЗ»). К настоящему времени созданы серии асинхронных тяговых электродвигателей ДАТ-470 и ДАТ-510 - для вновь создаваемых перспективных магистральных тепловозов - ТЭ25А и ТЭ35А.

В настоящее время нет однозначного ответа на вопрос о том, какой тип тягового электродвигателя лучше использовать на локомотивах. С ростом объема грузовых перевозок появилась потребность в более мощных локомотивах, а, следовательно, необходим и более мощный тяговый привод. Известно, что недостатком мощных тяговых двигателей постоянного тока является их большие габаритные размеры. Асинхронный двигатель, имея меньшие габариты, может реализовать большой тяговый момент. Кроме того, у локомотивов с ТАД меньше риск возникновения боксования колесных пар при плохих условиях сцепления.

Преимущества асинхронного тягового привода локомотивов обосновало его широкое внедрение на тяговом подвижном составе (ТПС) железных дорог многих стран мира.

Однако целесообразность применения на локомотивах того или иного типа тягового привода различной мощности определяется эксплуатационными требованиями. Наибольший экономический эффект от перевозочного процесса может быть получен только при правильно выбранных (рациональных) параметрах тягового оборудования локомотива, а также при соответствующей организации всего транспортного процесса. Кроме того, проведенные исследования показали, что на тепловозах средней мощности (2500кВт) в одинаковых эксплуатационных условиях применение асинхронного тягового двигателя не дает каких-либо преимуществ в энергетических характеристиках по сравнению с ТЭД постоянного тока [17, 18,19].

В связи с этим необходимо проведение исследований для определения областей целесообразного применения на тепловозах различных типов тягового электропривода, как с позиций производства, так и эксплуатации локомотивов. Поэтому актуальность диссертационной работы определяется необходимостью создания методики выбора параметров тягового привода для тепловозов по критерием, определяющим его эффективность.

Использование энергетически рациональных типов привода позволит повысить показатели эффективности работы локомотивов в эксплуатации, что необходимо для реализации планов, предусмотренных «Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением правительства РФ №877-р, подписанным главой правительства В.В. Путиным 17 июня 2008г.

Таким образом, целью настоящей работы является решение научно-технической задачи определения областей рационального использования на тепловозах тяговых электродвигателей различного типа, параметры которых по принятым критериям эффективности наилучшим образом отвечают заданным условиям эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертационной работе решена задача определения областей рационального применения на грузовых тепловозах тяговых электродвигателей постоянного и переменного тока по критериям технико-экономической эффективности.

2. В качестве критериев эффективности тягового привода приняты: интегральные значения КПД тягового двигателя г\т и значения удельного стоимостного показателя использования конструкционных материалов в тяговом двигателе Кус.

3. Для определения параметров тяговых электродвигателей как основных элементов тягового привода локомотива разработаны математические модели коллекторного и асинхронного двигателя как электромеханических объектов и программные блоки, позволяющие рассчитать параметры двигателей в диапазоне мощностей 180-^-550/с^/л, базирующиеся на заводских методиках расчета тяговых электрических машин и теории их подобия; сопоставление характеристик и параметров реальных и расчетных двигателей показало сходимость 95-97%.

4. Анализ расчетных характеристик и параметров электродвигателей показал:

- при Р2>430кВт коллекторные ТЭД могут устанавливаться только в тележку с диаметром колеса 1250мм; асинхронные двигатели с Р2<550кВт позволяют размещение их в габарите тепловозной тележки с диаметром колесных пар 1050лш;

- при мощности двигателей менее 430кВт значения номинального КПД коллекторного двигателя выше асинхронного;

- при мощности свыше 430кВт значения номинального и интегрального КПД асинхронного тягового электродвигателя с источником синусоидального напряжения на 2% выше коллекторного, что обосновывает целесообразность его использования на тепловозах с секционной мощностью более 3000кВт;

5. Для прогнозирования эффективности работы двигателей в эксплуатации и расчета значений эксплуатационных критериев эффективности разработана динамическая модель движения поезда, энергетическая цепь локомотива которого содержит исследуемый тяговый привод. Расчет показал, что значения интегральных КПД тяговых двигателей на 15-47% ниже номинальных и с увеличением мощности эта разность возрастает.

6. Для возможности оценки эффективности работы тяговых электродвигателей в эксплуатации по значению номинального КПД введено понятие относительного КПД г]0тн, представляющего отношение интегрального и номинального КПД. Получено, что для тягового привода любого типа r}0rH=f(P2).

7. Установлено, что значения коэффициента удельной стоимости асинхронного двигателя для всего исследуемого диапазона мощностей в 2-КЗ раза меньше, чем для двигателя постоянного тока. Стоимость тягового привода переменного тока с учетом преобразователя в 3-^4 раза превышает стоимость привода постоянного тока.

8. Экономическая эффективность выбора типа привода для тепловозов, выполненная методом векторной оптимизации, показала, что наименьшие значения целевой функции, составленной из указанных критериев, соответствуют приводу постоянного тока мощностью Р3=Ъ50+450кВт.

9. В случае снижения расчетной скорости тепловоза с асинхронным тяговым приводом до 18 км/ч экономия годовых эксплуатационных затрат за счет увеличения весовой нормы поезда при выполнении 550 млрд. ткм нетто перевозочной работы, приходящейся на долю тепловозного парка, составит 3290 тыс. рублей.

1. История железнодорожного транспорта Советского Союза. Т.З: 1945-1991гг./Под ред. В.Д. Кузьмича и Б.А. Левина. М., 2004.-631с.

2. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог (1956 1975 гг.). -М.: Транспорт, 1999.- 443с.

3. Раков В.А. Локомотивы и мотор-вагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза (1976 — 1985 гг.). М.: Транспорт, 1990г.

4. Чащин В.В. Тяговая техника России тепловозостроителям // Приводная техника - 1997, № 4. С. 3-4.

5. Горнов В.А., Чащин В.В. Новая техника ХК ОАО «Привод» для Газпрома // Новая техника и технологии в энергетике ОАО «ГАЗПРОМ». Материалы конференции Москва, 2001. С. 124-127.

6. Чащин В.В. Асинхронные двигатели вертикального исполнения // Электрические машины и электромашинные системы. Науч. тр. Пермского государственного технического университета Пермь, 2003. С. 149-151.

7. Литовченко В.В., Баранцев О.Б. Электрические передачи мощности тепловозов с асинхронными двигателями //Локомотив 1999, № 11. С 40-44.

8. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбрвозов/

9. A.Д. Степанов, В.И. Андерс, В.А. Пречисский, Ю.И. Гусевский. М.: Транспорт, 1982. 254с.

10. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями /H.A. Ротанов, A.C. Курбасов, Ю.Г. Быков, В.В. Литовченко; Под ред. H.A. Ротанова. — М.: Транспорт, 1991. 336 с.

11. Покровский C.B. Улучшение сцепных свойств электровозов с бесколлекторными двигателями. Дисс. . докт. техн. наук. М., 1998, 357с.

12. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.:Энергоиздат,1982. 192с.

13. G. Rratz er al. Die Konzeption dem perspektivesche Triebfarzeuge // Elektrische Bahnen, 1998, № 11, S. 333-337.

14. Yang Anli. Подвижной состав железных дорог Китая // Chinese Railways, 1997, №2(9), p. 18-24.

15. Крыгин А.Н. Способы повышения эксплуатационной энергетической эффективности магистральных электровозов переменного тока. Автореферат дисс. .канд. техн. наук. Омская академия путей сообщения . 1998. 22с.

16. Чащин В.В., Логинова Е.Ю., Кофанов В.А. Прогнозирование эффективности работы асинхронного тягового привода на тепловозе / Вестник ВНИИЖТ. 2004. - №8.

17. Хлебников В.Н. Магистральные электровозы и тенденции их развития.

18. B. сб. «Локомотивостроение и вагоностроение» (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АН СССР). М., 1981. №2.

19. Чащин B.B. Повышение эффективности работы асинхронного тягового электродвигателя с учетом его теплового состояния. Дисс. на соискание уч. ст. к.т.н. — Москва, 2004.

20. Иоффе А.Б. Тяговые электрические машины (теория, конструкция, проектирование). Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1965. 232с.

21. Курбасов A.C., Седов В.П., Сорин JI.H. Проектирование тяговых электродвигателей. М.: Транспорт, 1987. 536 с.

22. Захарченко Д.Д., Ротанов H.A. и др. Подвижной состав электрических железных дорог. Тяговые электромашины и трансформаторы. — М.: Транспорт, 1968.-296с.

23. Литовченко В.В. Внедрение асинхронного привода на тяговом подвижном составе //Ж.-д. трансп. ОИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1988. Вып. 1,-с. 1-36.

24. Электрическая тяга на рубеже веков. Сб. науч. тр. Все. науч.-иссл. Ин-та ж.д. тр-та // Под ред А.Л. Лисицина . М.: Транспорт. 2000. - 248с.

25. Концепция перспективного тягового привода // Железные дороги мира. 1999, №6. С. 35-38.

26. Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро / В.И. Радин, И. Лондин, В.Д. Розенкноп и др.; под ред. В.И. Радина. М.: Энергоатомиздат, 1990. 416 с.

27. Новый электроподвижной состав магистральных и горных железных дорог / М.Б. Бондаренко, А.Г. Вольвич, П.И. Гордиенко и др.; Под ред. В.Г. Щербакова. Новочеркасск, 1996. 209 с.

28. Тихменев Д.И., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1980. 471с.

29. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / В.И. Бочаров, Г.В. Василенко, А.Л. Курочка и др.; Под ред. В.И. Бочарова и В.П. Янова. М.: Энергоатомиздат, 1992. 464 с.

30. Тяговые электродвигатели электровозов / Бочаров В.И., В.И. Захаров, Л.Ф. Коломейцев и др.; Под ред. В.Г. Щербакова. Новочеркасск: Наутилус, 1998. 672 с.

31. Щербаков В.Г., Захаров В.И. Тяговые двигатели для нового электроподвижного состава. Актуальные вопросы проектирования // Сб. науч. тр. «Электровозостроение». Т. 32. Новочеркасск, 1991. С.3-36.

32. Петрушин А.Д. Энергосберегающие вентильно-индукторные и асинхронные электропривода для электроподвижного состава. Ростовна-Дону, 1999. 72с.

33. Щербаков В.Г., Захаров В.И. Тяговые двигатели для нового электроподвижного состава. Актуальные вопросы проектирования // Сб. науч. тр. «Электровозостроение». Т. 32. Новочеркасск, 1991. С.3-36.

34. Математическая модель электромеханических процессов асинхронного тягового двигателя при питании от инвертора напряжения / П.Г. Колпахчьян, В.И. Рожков, А.Г. Никитенко, В.Г. Щербаков // Изв. Вузов: Электромеханика. 1999 №3. С. 29-32.

35. Кучумов В.А. Гармонический анализ токов в инверторах напряжения на ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями / Электрическая тяга на рубеже веков: Сб. науч. тр. / Под ред. А.Л. Лисицина. М.: Интекст, 2000. С. 195-203.

36. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М.: Транспорт, 1988. 311с.

37. Локомотив для Европы без границ // Железные дороги мира, 2004, №8.

38. Покровский C.B. Состояние и перспективы развития электроподвижного состава // 2 Международная научно-техническая конференция -Новочеркасск, 1997. С. 88-89.

39. Захаров В.И., Князев Н.В. Пути повышения технических показателей тяговых электродвигателей // Сб. научных-трудов ВЭЛНИИ. 1998. № 40, С.57-72.

40. Фаминский Г.В. Экономия электроэнергии на электропоездах // М.: Транспорт, 1970., 88с.

41. Кирюшин Д.Е. Система показателей при комплексной оценке тягового электропривода пригородных и межрегиональных электропоездов. Дисс. . канд. техн. наук. М., 2005г.

42. Бещева Н.И. Пригородное движение на электрифицированных линиях //М.: Трансжелдориздат, 1961.

43. Тулупов В.Д. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения ЭПС // М.: Транспорт, 1976.

44. Бочаров В.И. Совершенствование и перспективы развития тяговых электродвигателей магистрального электроподвижного состава. Дисс. . докт. техн. наук. М., 1983.

45. Хвостов B.C. Выбор характеристик ТЭД электровозов и некоторые вопросы проектирования электрических машин постоянного тока. Дисс. . докт. техн. наук. М., 1964.

46. Кузьмич В.Д., Логинова Е.Ю. Математическое моделирование температурного поля обмоток тягового электродвигателя тепловоза // Вестник ВНИИЖТ 1999, №2. С.39-43.

47. Мнацаканов В.А. Повысить комфортность проезда пассажиров в электропоездах // Локомотив 2005, №3. С.38-39.

48. Фадеев C.B. Повышение экономичности электровозов переменного тока за счет применения новых электронных систем управления. Дисс. . канд. техн. наук. М., 2003.

49. Станкевич И.С. Повышение эффективности тяговых электроприводов путем применения импульсных преобразователей с непрерывным входным током. Дисс. . канд. техн. наук. М., 1987.

50. Трубицина H.A. Повышение эксплуатационной эффективности тяговых электродвигателей электровозов. Дисс. . канд. техн. наук. М., 2003.

51. Бородулин И.П. Применение на тепловозах ТЭД смешанного возбуждения с плавным регулированием магнитного потока. Дисс. . канд. техн. наук. М., 1964.

52. Назаров О.Н. Совершенствование методов определения и сравнительного анализа тягово-энергетических показателей пригородных электропоездов. Дисс. . канд. техн. наук. М., 2000.

53. II fatttore di accrescimento nei rotabili tradizionali e innovative veloci / Panagin Romano//Ing. Ferrov.-1996.-51, №4.-C.l 81-196

54. Хомич А.З. Эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1979. 144 с.

55. Механическая часть тягового подвижного состава / И.В. Бирюков, А.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак и др.; Под ред. И.В. Бирюкова. М.: Транспорт, 1992.440с.

56. Проектирование тяговых электрических машин. Под ред. М.Д. Находкина. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1976. 624с.

57. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. Изд. 3-е, переработ, и доп. М.:Энергия, 1970.-632с.

58. Шуйский В.П. Расчет электрических машин (перевод с немецкого). М.:Энергия. 1968. 732с.

59. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбрвозов/ А.Д. Степанов, В.И. Андерс, В.А. Пречисский, Ю.И. Гусевский. М.: Транспорт, 1982. 254с.

60. Унифицированный тяговый электродвигатель для магистральных и маневровых тепловозов. Пояснительная записка технического проекта на тяговый двигатель ЭДУ-133, ВНИКТИ. Коломна, 1997.

61. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 6.0 PRO. М.:СК Пресс, 1997. 329с.

62. Постников И.М. Проектирование электрических машин. Киев, Гостехиздат УССР, 1960. 910с.

63. Доклад Министра путей сообщения Российской Федерации на расширенном заседании Коллегии Министерства путей сообщения Российской Федерации, Москва, 2000г.

64. Гаккель Е.Я., Рудая К.И. Проектирование и расчет электрической передачи тепловоза. М.: Транспорт, 1972г.

65. Режимы работы магистральных электровозов / O.A. Некрасов, A.JT. Лисицын, Л.А. Мугинштейн, В.И. Рахманинов; Под ред. O.A. Некрасова. М.: «Транспорт», 1983. 231., ил.

66. Кейн В.М. Оптимизация систем управления по минимаксному критерию. М.:Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. 428с., ил.

67. Математическое моделирование динамики электровозов / А.Г. Никитенко, Е.М. Плохов, A.A. Зарифьян, Б.И. Хоменко. М.: Высшая школа. 1998. 274с.

68. Стародумов B.C., Тимранов P.P. Применение ПВК для моделирования тягового привода//Тр. Моск. энерг. ин-та. 11992. №641. С. 17-22.

69. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: «Транспорт». 1985. 287с., ил.

70. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Обоснование выбора типа тягового электропривода по критериям условной эффективности. Транспорт: наука, техника, управление №12, 2004г.

71. Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Влияние параметров тяги на потери в асинхронном приводе тепловоза. Вестник ВНИИЖТ №4, 2005г.

72. Технический проект тепловоза с электрической передачей переменного тока. ВНИКТИ. Коломна. 1998г.

73. Протокол предварительных испытаний электродвигателя тягового ДАТ 305-2230УХЛ1/НПО «ПРИВОД», г. Лысьва, 1999г.

74. Неревяткин К.А. Совершенствование методики определения технических характеристик проектируемых локомотивов на основе математического моделирования. Дисс. . канд. техн. наук.- М, 1998., 225с.

75. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1994. 318 с.

76. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах / A.B. ИвановСмоленский и др. М.:Энергоатомиздат, 1986. 218 с.

77. Коломейцев Л.Ф., Птах Г.К., Архипов А.Н. Математическая модель электромагнитных связей в трехфазном однополюсном индукторном генераторе с произвольной структурой обмотки якоря // Изв. Вузов. Электромеханика. 1987. №3. С. 17-22.

78. Талья И.И., Плохов Е.М., Талья Ю.И. Электромагнитный момент и токи асинхронного тягового электродвигателя с двумя трхфазнымиобмотками на статоре // Изв. Вузов. Электромеханика. 2000. №7. С. 2742.

79. Колпахчьан П.Г., Рожков В.И., Никитенко А.Г., Щербаков В.Г. Математическая модель электромеханических процессов асинхронного тягового двигателя при питании от инвертора напряжения // Изв. Вузов. Электромеханика. 1999. №3. С. 29-32.

80. Войнова Т.В. Программное обеспечение для моделирования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в составе системы управления электроприводами и для бездатчикового измерения регулируемых переменных//Электротехника. 2000.№1. С. 1925.

81. Войнова Т.В. Математическая модель для исследования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором как объекта регулирования и для прямого процессорного управления // Электротехника. 1998.№6. С. 51-61.

82. Войнова Т.В. Программные средства для исследования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором как объекта регулирования//Электротехника. 1998.№12. С. 27-37.

83. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М. :Энергоиздат, 1982. 192с.

84. Петров И.И., Мейстрель А.И. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М. Энергия. 1968. 264 с.

85. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю.А. Бахвалов, A.A. Зарифьян, В.Н. Кашников и др.; Под ред. Е.М. Плохова. М.: Транспорт, 2001. - 286с.

86. Федяева Г.А., Ивахин А.И., Воробьев В.И. Моделирование на ЭВМ переходных процессов в электроприводе с асинхронным короткозамкнутым двигателем // Электромеханические устройства и системы: Сб. науч. тр. Брянск, 1997. С. 28-33.

87. Математическая модель электромеханических процессов асинхронного тягового двигателя при питании от инвертора напряжения / П.Г. Колпахчьян, В.И. Рожков, А.Г. Никитенко, В.Г. Щербаков // Изв. Вузов: Электромеханика. 1999 №3. С. 29-32.

88. Михальченко Г.С., Федяева Г.А. Аварийные и нестационарные режимы в асинхронном тяговом электроприводе тепловоза ТЭМ21 // Вопросы транспортного машиностроения: Сб. науч. тр. Брянск, 2000. С. 83-92.

89. Федяева Г.А. Математическое моделирование динамической нагруженности асинхронного тягового привода тепловоза при аварийных режимах в автономном инверторе тока // Вопросы транспортного машиностроения. : Сб. науч. тр. Брянск, 2000. С. 85-93.

90. Рекус Г.К., Чиркова М.Т. О воздействии гармонических на нагрев асинхронного электродвигателя // Изв. Вузов. Энергетика. 1965. №3. С.39-47.

91. Шуйский В.П. Расчет электрических машин (перевод с немецкого). М.:Энергия. 1968. 732с.

92. Мартемьянов Я.Б. Дополнительные потери в асинхронных тяговых двигателях при питании от инвертора // Вопросы автоматизации и моделирования электрического подвижного состава. Сб. тр. ЛИИЖТа. Вып. 313.1971 . С. 50-55.

93. Турин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин. М.: Энергия, 1978. 480с.

94. Полякова В.Г., Чащин В.В., Ерзутов О.Ф. Асинхронный тяговый двигатель. Свидетельство на полезную модель РФ № 30039. Выдано 10. 6.2003.

95. Чащин В.В., Ерзутов О.Ф. Двигатель постоянного тока. Свидетельство на полезную модель РФ № 30038. Выдано 10. 6.2003.

96. Полякова В.Г., Чащин В.В., Ерзутов О.Ф. Электродвигатель асинхронный вертикальный взрывозащищенный. Патент на полезную модель РФ № 33270. Выдан 10.10.2003г.

97. Чащин В.В., Ерзутов О.Ф., Катаев К.А., Лопатина С.Г. Ротор явнополюсной электрической машины. Патент на полезную модель РФ № 33268. Выдан 10.10.2003г.

98. Солдатенко Д.А. Сравнение электроприводов тепловозов переменного и постоянного тока //Локомотив №3, 2005г.

99. Чащин В.В., Логинова Е.Ю., Солдатенко Д.А. Определение эффективности работы тягового электродвигателя ДАТ-305 в электрической передаче тепловоза//Транспорт: наука, техника, управление №4, 2004г.

100. Мугинштейн Л.А., Кучумов В.А., Назаров О.Н. О выборе типа тягового электропривода электроподвижного состава//Железнодорожный транспорт №5, 2005г.

101. Коллас А., Маслю Ж.Э. Применение транзисторов IGBT на железнодорожном подвижном составе // Железные дороги мира. 2001, № 2. С.37-41.

102. Литовченко В.В., Баранцев О.Б., Чекмарев А.Е. Современные силовые управляемые полупроводниковые приборы // Локомотив . 1998, №10. С. 24-28.

103. Гнездилов В.В. Тяговые преобразователи на тиристорах нового поколения для железнодорожного подвижного состава (По материалам разработок фирмы SIMENS) // ВНИТИ. 1993, №1.

104. Автоматизация электроподвижного состава / А.Н. Савоськин, Л.А. Баранов,A.B. Плакс, В.П. Феоктистов; Под ред. А.Н. Савоськина. М.: Транспорт, 1990. 311с.

105. Покровский C.B. Показатели среднеэксплуатационной энергетической эффективности электровоза // Вестник ВНИИЖТ. 1997, №2. С. 23-27.

106. Глущенко М.Д. Проблемы эксплуатационной диагностики тяговых электродвигателей подвижного состава и пути их решения. Автореферат дисс. .докт. техн. наук. Моск. гос. ун-т путей сообщения (МИИТ). 1999. 39с.

107. Шафрыгин A.B. Разработка метода диагностирования блоков автоматического управления электровозов переменного тока с тиристорными преобразователями. Автореферат дисс. .канд. техн. наук. Моск. гос. ун-т путей сообщения (МИИТ). 2003. 24с.

108. Schenfild R. Digitale Regelung elektrischer Antriebe. Berlin: Verl. Technik. 1987.-210 S.

109. G. Kratz et al. Elektrische Bahnen, 1998, №11, S. 333-337.

110. Carpita M., Cesario P., Farina P., Ventura О. Preliminary design of a 18 kv locomotive. Sevilla //ЕРЕ95/ 1995.

111. World Speed Survey // Railway Gazzette International. 2001, Oktober.

112. Heumann К., Jordan К. Einfluss vor Spannungs-und Strombeschwingungen auf den Betrib von Asynchronmaschinen.-«AEG-Mitteilung», 1964,Bd-54,№l-2.

113. Типовые испытания тягового электродвигателя ЭД118А. Завод "Электротяжмаш". ОТХ. 128.179.Харьков. 1973.

114. ГОСТ 2582-81 «Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия». Издание официальное «Е». Государственный комитет по стандартам. Москва . 1981г.

115. Логинова Е.Ю., Чащин В.В. Метод определения оптимальных законов управления асинхронным тяговым приводом тепловозов // Транспорт: наука, техника, управление. 2002. - №6.

116. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю.А. Бахвалов, A.A. Зарифьян, В.Н. Кашников и др.; Под ред. Е.М. Плохова. -М.: Транспорт, 2001. -286с.

117. Кузьмич В.Д., Руднев B.C., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги. /Под ред. В.Д. Кузьмича.- М.: Издательство «Маршрут», 2005г.-448с.

118. Чащин В.В. Предельные тяговые характеристики асинхронных тяговых двигателей в электрических передачах локомотивов // Транспорт: наука, техника, управление. 2003. - №4.

119. Теория электрической тяги. /Под ред. И.П. Исаева 3-е изд. перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1995г.- 294с.

120. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972. 552с., ил.

121. Кейн В.М. Оптимизация систем управления по минимаксному критерию. М.:Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. 428с., ил.

122. Красовский H.H., Субботин А.И. Позиционные дифференциальные игры. М.: Наука, 1976.

123. Федоров С.М., Литвинов А.П. Автоматические системы с цифровыми управляющими машинами. М.:Энергия, 1965.

124. Общая характеристика Российского рынка грузовых перевозок/ http://www.rbc.ru/reviews/transport/chapteiT-railway.shtml

125. Кузьмич В.Д. Железнодорожный транспорт России //информационно-аналитический доклад. 2006.